焊后處理工藝對鋁合金焊接接頭拉伸性能影響

郭振付，劉校樺

（威海新北洋數(shù)碼科技有限公司，山東 威海 264200）

激光沖擊處理工藝方法、固溶～時效處理工藝方法對于鋁合金焊接的焊后處理工藝來說，是主要的兩種方法，激光沖擊處理工藝方法、固溶～時效處理工藝方法都會直接影響到鋁合金的焊接接頭的拉伸性能[1,2]。本此研究針對分析了激光沖擊處理工藝方法、固溶～時效處理工藝方法的基礎(chǔ)運行原理，分析兩種工藝方法對鋁合金的焊接接頭的拉伸性能的影響。

1 試驗過程跟結(jié)果分析

1.1 試驗過程

第一，激光沖擊處理工藝方法。選擇樣本，按照步驟完成激光沖擊操作。準(zhǔn)備鋁合金試樣A跟鋁合金試樣B。選擇鋁合金試樣A，清洗吹干，清洗吹干之后將一層厚度為0.2 mm的美國3m公司所生產(chǎn)的專業(yè)鋁箔敷上，敷上鋁箔主要的作用就是防止鋁合金試樣表面受到激光輻射的影響，最后形成嚴重的微裂紋和形成熔池等問題。并且，敷上鋁箔還可以從根本上改善鋁合金接頭的等離子體產(chǎn)生率和能量吸收率。完成上述操作之后，用激光器進行激光沖擊，對試驗過程進行仔細地觀察[3]。在觀察之后發(fā)現(xiàn)，鋁合金試樣Ⅰ的約束層受到激光沖擊時，記錄是大約為2934NM地激光波長，并且是4NM的光斑直徑大小，大概為0.8Hz的激光重復(fù)頻率。完成試驗之后，第一時間沖擊完畢，并且去除鋁箔，用酒精清理鋁箔上殘留的污漬[4]。

第二，固溶-時效處理工藝方法。該組方法選擇的是鋁合金試樣B，采取上述同樣的方法進行樣本的清洗吹干，之后準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)的加熱爐，對鋁合金試樣B進行熱處理，按照實際需要求控制好固溶溫度，我們可以分別將固溶溫度進行調(diào)整，分別分為以下幾個度：465℃、495℃、535℃、375℃。按照實際需求，控制精度為10℃。注重0小時～3小時保溫處理的保持，事先準(zhǔn)備水，鋁合金試樣B需要第一時間進行淬火處理。這樣一來，就可以從根本上保留高溫下鋁合金試樣B的狀態(tài)組織。鋁合金試樣B在接受淬火之后，將其放入到通風(fēng)爐（采取箱式的通風(fēng)爐）里，以此達到時效處理的效果，這樣一來，觀察數(shù)據(jù)跟記錄數(shù)據(jù)就非常的方便了。在200℃和260℃的溫度下保溫2小時～12小時是它的處理方式，我們還需要每隔兩個小時進行一次取樣，在正常空氣溫度中取出以及放置樣品，實現(xiàn)冷卻的目的。

1.2 結(jié)果分析

經(jīng)過兩種不同的焊后處理工藝之后，鋁合金試樣A和鋁合金試樣B都接受了相應(yīng)的切片處理，得到了充足的試驗試樣，在實驗之后我們發(fā)現(xiàn)，在試板上，其在中間位置焊縫。鋁合金試樣A和鋁合金試樣B處理時，使用電子拉伸機，統(tǒng)計之后我們發(fā)現(xiàn)，每分鐘4nm是兩者之間的拉伸速度。選擇10個試樣進行完成一系列測算，計算出平均值大小，在試驗之后我們發(fā)現(xiàn)，實效不一致，那么，試樣自身拉力學(xué)性能也存在明顯的差異，同時，激光沖擊得到的實驗結(jié)果跟固溶-時效的試驗得到的結(jié)果之間也存在明顯的差異。鋁合金試樣A和鋁合金試樣B分別對應(yīng)著兩次激光沖擊，得到的力學(xué)性能差別還是比較大的。試驗后發(fā)現(xiàn)，在實施激光沖擊工藝處理后，明顯的提升了鋁合金試樣A自身整體屈服力，達到了2.1倍，并且還提高了2.3倍的拉強度，此外，還從根本上提升了斷后拉伸率和斷面收縮率，前者達到了1.75倍，后者達到了1.25倍。并且，實施固溶強化，還可以從根本上改善鋁合金試樣B焊接頭。

在試驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固溶溫度達到了575℃的時候，為了取得顯著的力學(xué)性能，提高了1.3倍的抗拉強度，提高了1.35倍的屈服應(yīng)力，與此同時，還從根本上改善了它的斷面收縮率、屈服力伸長率，跟鋁合金試樣A比較，其得到的結(jié)果得到了明顯改善[5]。但是，在完成兩次激光沖擊處理均明顯的改善了鋁合金試樣A和鋁合金試樣B的焊接頭的拉伸性能。

在分析之后我們還發(fā)現(xiàn)，鋁合金焊接頭焊縫區(qū)因為還沒有得到處理，所以，殘余拉應(yīng)力還是會存在的，因為殘余拉應(yīng)力的存在，在接受外界伸拉應(yīng)力的時候，兩種力的施加，鋁合金試樣會存在非常明顯的疊加作用。假如：在此過程中，其存在的是相同方向的應(yīng)力方向，那么，鋁合金試樣受到影響而出現(xiàn)變形的情況，還會存在明顯的斷裂現(xiàn)象。因此，在實驗中，焊后任何工藝處理都是不存在的，因此，鋁合金試樣鍛煉現(xiàn)象會非常容易存在。一般來說，鋁合金試樣拉伸殘余應(yīng)力如果非常的打，那么斷裂位置就在焊接部位。在實際操作的過程中，經(jīng)過激光沖擊或者固溶-時效處理之后，會直接影響到焊接之間所存在的拉應(yīng)力，之后發(fā)生轉(zhuǎn)變，得到一股非常強的壓應(yīng)力，基于此，此區(qū)域應(yīng)力大小會得到相應(yīng)的增加。

2 結(jié)語

綜上所述，在完成上述研究之后我們發(fā)現(xiàn)，基于鋁合金焊接接頭拉伸性能分析，在焊后處理工藝實施過程中，影響作用非常的大。首先，鋁合金的焊縫區(qū)中心處固溶時的時間以及溫度跟其硬度有著直接的聯(lián)系，與此同時，其還跟時效、溫度、時間有著非常緊密的聯(lián)系，在完成分析之后我們發(fā)現(xiàn)，鋁合金的最佳固溶工藝的溫度是575℃，最佳固溶工藝的時間是2小時。并且，激光沖擊處理工藝方法、固溶～時效處理工藝方法兩種工藝的試驗，其中激光沖擊的焊后強化效果明顯優(yōu)于固溶～時效的工藝方法；最后，通過實驗之后我們會發(fā)現(xiàn)，對于焊接頭拉伸強度來說，激光沖擊處理工藝方法取得的效果則明顯優(yōu)于固溶-時效處理工藝方法取得的效果。